并下防水工作比較復雜,要根掘礦井的實際水患,采取具體的防治措施。如礦井在深部開采時,主要的水害是含水層和斷層裂隙的水;而淺部開采時,主要水害則是古井老窯和地面水體的水。因此,要根據礦井各自的具體情況,采取相應措施,預防礦井水害的發生。
為了防止井下突然透水事故,結合采掘工作具體情況所采取的防水措施,可以概括為查、探、堵、放四個方面,即查明水源,調查老采空區探水前進超前鉆孔隔絕水路,堵擋水源;放水疏干,消除隱患。
(一)掌握礦井水文地質及古井老密分布的情況
(1)對含水層的涌水量及古井老窯的范圍、積水情況,要詳細調查、掌掘在采掘過程中,做到心中有數,防范措施有力。
(2)掌握可能出水的斷層與裂隙的分布位置。
(3)在礦井采掘平面圖上,標明隔水礦柱和安全采掘區域的邊界,即在圖標上標出積水線、探水線和警戒線,這對探放古井老窯積水,有特殊意義。
(4)在井下防水過程中,要將分析水文地質資料和調查、測量老空區范圍,及探水、放水、排水等工作,密切結合起來,進行綜合防水。
(二)掌握識別透水前的預兆
掌握識別透水前的預兆,是預防井下水害的一個重要措施。根據煤礦的經驗,透水前的預兆主要是:
(1)煤層發潮變暗。正常情況下的煤干燥、亮,如有水滲入,會變得潮濕無光澤。遇到這種情況,可將煤壁挖去一薄層,如果仍然發潮變暗,證明附近有積水。
(2)煤壁出汗。因為煤層是隔水層,如果煤層里面或上面存有高壓水,會使煤壁濕度低于巷道中空氣的溫度,煤壁表面就會出現小水珠,像人出汗一樣。
(3)煤壁變冷。當人用手撫摸含水煤層時,感到發涼,時間越長感覺越涼。這是因為人體的熱量被含水煤層吸收了。
(4)工作面氣溫降低。煤層含水后,不但煤層溫度降低,同時吸收巷道空氣中的熱量,使空氣溫度下降。當入進人工作面后就會感到發冷時間越長感覺越冷。
(5)巷道中出現霧氣,由于含水煤層溫度低當溫度較高的風流經過時,便產生冷熱交換現象,巷道空氣中濕度增加,便出現霧氣。
(6)頂、底板異常。因為含水而產生的壓力,造成頂板來壓,出現淋水、煤壁片幫掉渣、底板鼓起、滲水等。
(7)淋水有特殊變化。淋水突然增大,水呈紅色,水味發澀,或有腐臭味和臭雞蛋味,水混濁及出現煤壁掛紅等現象,均是老空積水的象征。斷層水和流沙層水常出現甜味,水呈黃色成夾有泥沙溶洞水常略帶臭味,水呈黃色。
(8)煤層里發生水叫聲。如果煤層附近含水,水就會在果動壓力的作用下,產生水氣交換的“咕、咕”和“嘶、嘶”的擠水聲。
(9)有害氣體增加。因為積水區域往往同時積存有害氣體,當采掘工作接近積水區域時,空氣中瓦斯和二氧化碳含量將增加,井可能出現硫化氫氣體
上述預兆是不可能同時出現的,但是,一旦發現有透水預兆,應立即停止工作,采取措施進行處理。如情況危急,則必須立即發出警報,撤出所有受水害威脅地點的人員。
(三)超前探水和放水
當掘進工作面接近含水層、被淹井巷、斷層、溶洞、老空積水等地點,或遇有可疑水源,以及打開防水隔離煤柱時,都必須探水前進多年來的實踐證明,“有疑必探、先探后掘、邊探邊掘”是防止礦井水害的正確原則。
1.探放水設計
當打超前鉆孔前,必須進行探放水設計設計中除分析積水范圍外,對如何進行探放水,要有具體的措施。當打超前鉆孔時,探水起點、探水深度和超前距離、幫距等,要根據水文地質資料的可靠程度和積水區的水頭壓力積水量、巖層和礦體厚度等,在設計中做出明確規定
2.探水時的安全措施
(1)探水巷道應當雙巷交替掘進,聯絡眼間距不宜過大,便于通風和搶險
(2)探水工作面及其附近巷道的支護工作應加強,必要時可靠近工作面構筑水閘墻,或打上迎面支架,探水作業在墻外或支架外,通過墻上的小孔進行;
(3)鉆孔口用套管加固,安設放水閥,并準備好木塞,以便必要時堵孔用
(4)清理好排水溝,并準備相應容量的水倉和排水設備;
(5)安排好撒人路線,探水地點要設置電話,便與井口調度室聯系;
(6)探水地點應設水閘門,以防一旦大量涌水時,迅速關閉;
(7)探水地點應有專人檢查有害氣體,以防二氧化碳硫化氫和瓦斯大量涌出使人窒息、中毒
(8)注意觀察水情,如發現鉆孔水量增大或探水鉆鉆進時推進手柄松動(快透老空或斷層的預兆),應立即停止打鉆,進一步現察如果已經鉆透老空或斷層水,不要將鉆桿退出,應加固套管和鉆機附近的支架,做好放水的準備。
3.放水
如果探明有水,對涌水量不大,又無補給水源的積水,要有計劃有準備地將水直接放出,解除水的威脅。對有水源補給的積水,靠直接排放是很困難的,如不先堵住補給水源,在短時間內是不可能將水排放完的,甚至長期也排放不完。這時應設法先封堵出水點隔絕水的補給,然后按礦并排水能力,排放積水。
放水時應注意如下事項:
(1)根據探測到的積水區水壓、水量,結合礦井水倉儲水量和水泵排水能力,控制放水量;
(2)放水時要有專人管理,隨時觀測水壓和水量的變化,并經常檢查放水鉆孔有無雜物堵塞及有害氣體變化情況
(3)利用鉆桿放水時,不要輕易拔出鉆桿,只有確認積水已經流凈時,再拔出鉆桿;
(4)鉆眼停止出水時,在巷道下部再打一個鉆眼,看是否還有積水,直至確認無積水時,才能進行采掘工作。
(四)防水礦柱
如果探明積水區的水壓很高,水量很大,并有大量補給水源,探放水不能消除水患時,可將采掘區域與積水區隔開,在采掘區和積水區中間留設防水隔離礦柱,防止水流人采掘工作面和并巷,造成水害。在下列情況之一時應預留隔水礦柱或隔離礦柱:
(1)在小窯多的礦區內新設計的礦并在小窯下部開采時,上部應留隔水礦柱
(2)新并(生產并)與被淹的老并之間,應留隔水礦柱;
(3)兩個時生產的礦并之間,要留隔離礦注;
(4)含水豐富的斷層兩側,都要留防水礦注;
(5)開采礦層的地面,有水庫、河流、湖泊等水體時,要預留防水礦注總之,凡是影響礦并安全的水源,都需要留防水礦注,防止水流人并下,造成水災
對于該留的防水礦柱,在采掘時不能越過界限,更不能亂采濫掘破壞礦柱。防水礦柱的尺寸,應根據礦層賦存狀況、地質構造、圍巖性質、開采方法以及巖石移動角等因素,并考慮被隔離水源的壓力、水量等情況,在礦井設計中規定
(五)設置水閘門和水閘墻
水閘門一般設在井底車場、并下水泵房和變電所的出入口等地方水閘門是預防性防水設施,由混凝土墻垛、門框及門扇等組成。門扇材料可用木板、木板包鐵皮、鐵板或鋼板制成。
水閘墻是井下防水、截水設施,分臨時性和永久性兩種臨時性水閘墻一般用磚石砌筑;永久性水閘墻則用混凝土或鋼筋混凝土構筑。一般多用圓柱面防水墻;水壓特別大時,可采用多段混凝土水閘墻。構筑水閘墻地點的巖石應堅固無裂隙水閘墻四周用手鎬或風鎬掏槽,禁止放炮施工,以防造成裂縫。修筑水閘墻時四周應留灌漿孔,建成后灌入水泥砂漿水閘墻的下部,應設放水管。
(六)注漿堵水
注漿堵水就是將水泥砂漿或水泥和水玻璃等堵水材料,通過鉆孔注到滲水的地層裂隙、溶洞、斷層破碎帶,使其凝結硬化,將裂隙、裂縫和溶洞充填而堵水。
